Les Mercedes Citaro GNV de la Semitan optimisés par le CRMT

Les Mercedes Citaro GNV de la Semitan optimisés par le CRMT
Une nouvelle ligne de bus implantée à Nantes (44) en 2006, des riverains qui se plaignent du désagrément sonore : il n’en fallait pas plus à la Semitan pour mener son enquête et mettre au jour que la ventilation du système de refroidissement et l’échappement étaient en cause. A l’issue d’appels d’offres, ce sont les solutions proposées par le CRMT et HJS qui ont été retenues.
 

La Semitan et le GNV

A l’heure où nous écrivons le présent article, la Semitan, - société d’économie mixte créée pour la gestion des transports en commun de l’agglomération nantaise -, dispose d’une flotte de 389 bus, dont 6 sont des modèles hybrides diesel/électriques, et 333 fonctionnent au GNV. Parmi ces derniers 49 Mercedes Citaro livrés entre juin et novembre 2006. La Semitan compte aussi 32 véhicules pour le transport des personnes à mobilité réduite, capables d’embarquer 3 fauteuils roulants, et qu’elle souhaiterait remplacer par des modèles plus propres à l’utilisation.

« Les rares versions électriques n’ont qu’une faible autonomie et il n’existe pas grand chose au GNV », commentent Yannick Avril et Yvan Danet de l’équipe méthodes bus de la Semitan. Ce souhait pour une mobilité plus vertueuse s’étend aux camions d’entretien des voies et des lignes aériennes du tramway, pour lesquels nos interlocuteurs prospectent le marché afin de trouver des modèles conçus pour être alimentés au gaz naturel.
 

Ligne 4

« En 2006, la Semitan a créé la ligne 4 sur laquelle circule 23 des 49 bus Mercedes Citaro GNV de la flotte », lance Yannick Avril. Cette ligne de 7 kilomètres de longueur, qui comprend une quinzaine de dessertes, est particulièrement sollicitée, puisque sa fréquentation dépasse les 6 millions de passagers, en moyenne par an. « Avec un passage tous les 3 minutes, contre 20 pour d’autres lignes, et des bus bien chargés, la Semitan a reçu plusieurs plaintes de riverains dérangés par le bruit. C’est pourquoi, en 2014, nous avons cherché à mesurer le niveau sonore des Mercedes Citaro, mais aussi des autres modèles, pour comparer les résultats », explique Yannick Avril.
 

Etude

Dans son souci de préserver un niveau sonore acceptable en ville, la Semitan s’est entourée de la SerdB, une société d’ingénierie acoustique basée dans les environs immédiats de Nantes. L’étude réalisée visait à : « définir un protocole de mesure des émissions sonores, évaluer la situation par la mesure des matériels en circulation, définir un cahier des charges ‘acoustique’ pour les futurs appels d’offres », rapporte l’équipe méthodes bus.

Finalement, le niveau de bruit a été relevé par un jeu de 6 micros disposés par 3 de chaque côté des véhicules, à 7,5 m du point central de la largeur. Les prises de son ont été effectuées de part et d’autres à 1, 2, 3 et 4 m du sol. C’est cette méthode, appliquée à tous les modèles de bus articulés de la Semitan, qui a permis de confirmer de mauvais résultats pour la pollution sonore du Mercedes Citaro, cependant apprécié à l’usage. « Les mesures ont permis de faire émerger les sources majeures de nuisance sonore : la ventilation de refroidissement moteur mais aussi le pot d’échappement », indique la Semitan.
 

Appel d’offres…

En juin 2016, la Semitan, lance un appel d’offres pour « améliorer le système de ventilation du refroidissement moteur à entrainement hydraulique ». Il est ainsi présenté : « Ce marché consiste à améliorer le système de ventilation du refroidissement moteur à entrainement hydraulique. Les véhicules concernés, au nombre de 48, sont des autobus Mercedes Citaro articulés GNV (Moteur Om447hlag). La réalisation au préalable d’un prototype est demandée avant la réalisation de la série (48 véhicules). Les objectifs sont de : réduire les nuisances sonores engendrées par le système de refroidissement ; améliorer les performances du système de refroidissement ; réduire la consommation énergétique liée au dispositif de ventilation. Le titulaire réalisera la prestation de montage dans les ateliers de la Semitan ».
 

… et solutions

« Nous avons reçu 2 types de proposition. Le premier prévoyait de remplacer le système hydraulique de refroidissement monté d’origine chez Mercedes par un système électrique. Cette solution n’était pas satisfaisante, car le pilotage n’était pas suffisamment élaboré, fonctionnant sur le principe du tout ou rien. Nous cherchions un fonctionnement plus lissé qui profite, par exemple, des phases de décélération pour récupérer l’énergie du frein moteur pour faire fonctionner la ventilation », détaille Yannick Avril.

La solution souhaitée par la Semitan, c’est la société lyonnaise CRMT (Centre de recherche en machines thermiques) qui a été en mesure de la mettre en œuvre, dans un premier temps, et conformément aux exigences formulées dans l’appel d’offres, sur un prototype. « De nouveaux composants, parmi lesquels un calculateur, des capteurs, et des électrovannes, sont intégrés au bus, mais l’innovation se situe au niveau du logiciel de pilotage des ventilateurs qui a fait l’objet d’un développement spécifique », communique la Semitan.
 

Partenariat

Egalement interrogé par Gaz-Mobilité.fr, le CRMT évoque un véritable partenariat bénéfique. « Grâce à ce travail conjoint, nous avons pu aller plus loin que ce que l’on imaginait dans notre technologie OptimACC-Cooling », se réjouit Richard Lecoupeau, responsable commercial de l’entreprise implantée à Lyon (69). C’est cette offre qui a été appliquée aux Mercedes Citaro en circulation à Nantes. Elle est portable sur tous les modèles de bus alimentés au gazole ou au GNV, articulés ou pas. Elle vise, entre autres, à économiser l’énergie, procurer un meilleur agrément de conduite pour les chauffeurs,  et à faciliter les opérations de maintenance des véhicules.

« La Semitan a complété notre approche d’ingénierie par son approche de terrain », résume notre interlocuteur du CRMT. « Nous avons adapté les stratégies à l’œuvre dans notre technologie OptimACC-Cooling aux remontés de la Semitan. Pour exemple, sur le Citaro, la ventilation du système de refroidissement avait tendance à aspirer les feuilles lors des redémarrages, causant régulièrement l’encrassement du radiateur. Désormais, en quittant les stations, la ventilation tourne au ralenti », indique-t-il. « De même, nous avons ajusté les pièces ajoutées pour faciliter la maintenance générale des bus équipés de notre système », complète-t-il.


 

Anticipation

« D’origine, les bus thermiques ne sont pas dotés d’une gestion intelligente des équipements et accessoires. Notre solution repose sur le remplacement d’un système non pilotable par un système pilotable prédictif qui interprète différentes données en rapport avec l’action du conducteur (accélération, décélération, braquage des roues, etc.) ou l’état (régime du moteur, vitesse, etc.) et la température de la mécanique », explique Richard Lecoupeau.

« Pourquoi attendre une certaine température du moteur pour déclencher la ventilation, alors qu’on peut profiter du frein moteur, quand l’injection est coupée, et faire baisser de quelques degrés le bloc sans consommation d’énergie, avec une vitesse moindre des ventilateurs ? Sans notre système, la ventilation se déclenchait aux stations ; avec lui, la température du moteur ne nécessite plus son fonctionnement aux arrêts », poursuit-il.

Parmi les points forts de la technologie OptimACC-Cooling : l’anticipation des parcours, mais aussi la désynchronisation de la mise en route des ventilateurs avec le fonctionnement du moteur thermique, justement pour limiter les nuisances sonores. Avec un liquide de refroidissement débarrassés des pics de température, le moteur, la boîte de vitesses et le convertisseur de couple sont préservés.
 

Suite OptimACC

« OptimACC », c’est pour « Optimisation des accessoires ». Le concept est décliné en OptimACC-Cooling, OptimACC-Air, OptimACC-Elec, pour la gestion intelligente, respectivement, du refroidissement moteur, du compresseur d’air et de l’alternateur.

« Seule l’option OptimACC-Cooling a été implantée dans les Mercedes Citaro de la Semitan, mais les 2 autres pourraient être ajoutées par la suite facilement », souligne Richard Lecoupeau. « La technologie OptimACC-Cooling fonctionne n’importe où, sans avoir à entrer de paramètres particuliers sur le profil du parcours », ajoute-t-il. « Ici, nous avons fait l’installation dans le cadre d’un rétrofit, mais il est possible d’intégrer notre système en première monte. Des discussions sont en cours en ce sens avec un constructeur de bus », révèle-t-il.
 

Bénéfices

L’application de la technologie OptimACC-Cooling du CRMT aux bus GNV Mercedes Citaro a eu plusieurs effets positifs. En ne fonctionnant qu’au ralenti aux arrêts et redémarrages, plus régulièrement sur le parcours, rarement à sa vitesse maximum mais avec progressivité, mais aussi de façon désynchronisée par rapport au moteur thermique, la ventilation du système de refroidissement n’est plus perçue de la même façon par les riverains.

Yvan Danet ajoute : « Nous avons aussi gagné entre 2 et 4% en consommation de GNV ». Un petit pourcentage à première vue, mais qui a de gros effets à l’année. Selon le CRMT, pour un bus, par an : 615 kilos de gaz économisés, et 1.600 kilos de CO2 non libérés.
 

Coût

Pour l’équipe méthodes bus de la Semitan, l’investissement dans la technologie OptimACC-Cooling sera amorti au fil des années par les économies réalisées sur le carburant, un taux de panne moindre, le remplacement des pièces d’usure et la maintenance.

« L’ancien système était brutal avec les silent-blocs et les courroies », commente Yannick Avril. Le CRMT indique une moindre usure aussi sur les embrayages du système de ventilation et la boîte de vitesses. « Des bus sont régulièrement immobilisés pour des questions de carrosserie ou de mécanique. Il n’était donc pas possible d’en bloquer un grand nombre supplémentaire en même temps pour faire les transformations sur le système de refroidissement. C’est l’un après l’autre que les Mercedes Citaro ont donc été modifiés, nécessitant entre 3 et 4 jours d’intervention. L’opération s’est déroulée entre décembre 2016 et septembre 2017 », relate Yvan Danet.
 

Pot d’échappement

Un appel d’offres ouvert avait également été émis pour remplacer les pots d’échappement catalytiques.

« Ils étaient en fin de vie sur les Citaro. Indépendamment du gain sur les émissions sonores, il fallait les changer. Mais plutôt que de reprendre le matériel proposé par Mercedes, nous avons cherché des pots capables d’atténuer le bruit. Nous avons opté pour la marque allemande HJS qui emploie les mêmes cartouches de filtration que les pots fournis par Mercedes et équipe déjà les bus Man diesel neufs. Nous n’avons donc pas dénaturé la filtration des particules par rapport à la monte d’origine », détaille Yvan Danet. Et pour le budget ? « L’opération de remplacement, de toute façon nécessaire, a été budgétisée sur la maintenance. Et en plus, les pots HJS sont moins chers que ceux au catalogue Mercedes », répond-il.

« Le programme pour changer les pots d’échappement est encore en cours et devrait s’étendre jusqu’à la fin du premier semestre de cette année. Il y a du retard qui est causé par le renvoi de certaines pièces, pour modification, chez le fabricant. Une soudure mal placée, par exemple, complique les opérations de maintenance ultérieures sur d’autres organes mécaniques. Nous n’arrêtons pas les Citaro spécifiquement pour le remplacement du pot : l’élément est changé lors d’une opération de maintenance habituelle », continue Yannick Avril.
 

Atténuation de 10 dB

L’équipe méthodes bus de la Semitan estime que le gain perçu par les piétons et riverains sur les émissions sonores, et permis par les 2 évolutions techniques, est de l’ordre de 10 dB. Ainsi, le Mercedes Citaro se rapproche des meilleurs modèles de bus de sa catégorie. « Nous préférons communiquer sur 10 dB de gain qui sont vraiment assurés, plutôt que de donner des chiffres que l’on obtient que dans certains cas », modère Yannick Avril. Au CRMT, on indique que la technologie OptimACC-Cooling permet de réduire le bruit du ventilateur sur route jusqu’à 12,5 dB, « soit 10 fois moins de bruit ! ». On comprend alors tout l’intérêt d’intervenir sur le pilotage des équipements des bus.
 
Gaz Mobilité et moi-même remercions vivement Yannick Avril, Yvan Danet et Richard Lecoupeau pour leur disponibilité et leur grande réactivité.

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